Installation donnant une indication visuelle de la position et du mouvement
d'un mobile autour d'un point donné.
La présente invention a pour objet une installation donnant une indication visuelle de la position et du mouvement d'un mobile autour d'un point donné, permettant, par exemple, de représenter des avions à mesure qu'ils apparaissent autour d'un point central tel qu'un aéroport.
Dans les installations de commande du trafic aérien, en particulier dans celles qui sont utilisées dans un aéroport, il est désirable d'obtenir l'indication visuelle de la position, de l'altitude, de la direction de vol et l'identification de tous les avions, dans un rayon donné. Pour obtenir une indication visuelle satisfaisante, il est nécessaire qu'elle soit donnée sur un écran de dimensions relativement grandes. I1 est désirable que de telles installations soient assez souples pour pouvoir re cevoir des données provenant de différentes sources. On sait que la position et le déplacement d'avions peuvent être représentés sur l'écran d'un tube à faisceau cathodique, grâce à l'utilisation d'un radar ou d'un appareil quasi-radar tels que ceux décrits, par exemple, dans le brevet suisse N" 258342.
Toutefois, il est à noter que pour pouvoir être utilisés efficacement, l'indication visuelle, sous forme d'images, doit être d'une dimension plus grande et d'une meilleure qualité que celle qu'on peut obtenir sur l'écran d'un tube à faisceau cathodique. Les problèmes qui se posent pour l'obtention d'un degré de brillance convenable et de la persistance de l'image sont très difficiles à résoudre lorsqu'il s'agit d'in dications visuelles sur tube à faisceau cathodique. De telles indications visuelles de tubes à faisceau cathodique contiennent, en outre, un nombre considérable d'indications étrangères, telles que des points et des raies que l'expérience d'un opérateur entraîné lui permet de négliger.
De plus, de telles indications sur tubes à faisceau cathodique, non seulement ne donnent que médiocrement la direction de vol des avions, si elles la donnent, mais encore ne donnent pas l'altitude de l'avion ou son identité, soes une forme commode.
Une installation fournissant des indications visuelles convenables pour aéroports est, de préférence, eonçue de manière à donner une vérification double, chaque fois que cela est possible. Par exemple, lorsque l'opérateur de radar enregistre les données qu'il a obtenues sur un jeu de commandes, il peut faire une erreur, à moins qu'il n'existe une certaine méthode de contrôle. I1 est désirable que l'opérateur ait, devant les yeux, une représentation claire par l'image des données qu'il a à enregistrer sur ses commandes, pour lui permettre de vérifier les réglages desdites com- mandes.
Dans le cas où les données proviennent de rapports téléphoniques, l'opérateur doit être à même de pouvoir comparer les rapports en cours, quant à la position, l'alti tude et la vitesse, avec les rapports antérieurs ou les indications qu'il a reçues par radar.
Etant donné qu'il est possible qu'un grand nombre d'avions atteignent en même temps un aéroport donné, il est également désirable que chaque opérateur soit à même de s'oeeu- per d'un nombre considérable d'avions.
L'installation objet de l'invention est employée pour donner une indication visuelle de la position et du mouvement d'un mobile, consistant, par exemple, en nn avion volant autour d'un aéroport ; elle est caractérisée par un écran, par un équipement pour produire une représentation optique dudit mobile, par un projecteur pour projeter ladite représentation sur ledit écran, et par un dispositif de commande pour commander ledit projecteur de façon à déplacer ladite représentation sur l'écran pour représenter le mouvement dudit mobile.
Une telle installation peut être conçue de manière à être assez souple pour utiliser des données provenant de sources de différents types et assurer un contrôle sur une partie considérable des données utilisées, de manière à réduire au minimum les risques d'erreur.
On peut, de plus, s'arranger pour qu'un seul opérateur puisse utiliser les données relatives à un nombre considérable d'avions.
Par une conception appropriée, on peut s'arranger pour qu'une telle installation soit susceptible d'être étendue pour satisfaire à une augmentation de trafic par lule modification simple, c'est-à-dire être complétée de telle manière que des éléments supplémentaires puissent être ajoutés pour tenir compte d'un trafic additionnel quelconque.
I1 est également possible de concevoir cette installation de façon qu'elle puisse être utilisée avec des aéroports de dispositions différentes sans être agencée spécialement pour s'adapter à chaque aéroport ;
Par un arrangement convenable de cette installation, on peut obtenir un grand nombre de renseignements sous une forme pouvant être comprise aisément et instantane- ment, ces renseignements concernant, par exemple, la position, la direction de vol, l'al titude et l'identitieation d'avions, autour d'un aéroport.
Finalement, cette installation peut encore être conçue de manière à donner une indication de la position future présumée d'avions, d'après les renseignements relatifs à leur position et à leur direction de vol au moment considéré.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un profil schématique d'une forme d'exécution de l'installation suivant l'invention.
La fig. 2 est une élévation de l'écran de l'appareil représenté sur la fig. 1.
La fig. 3 est une représentation sehématique d'un élément projecteur unique et d'non jeu de commandes pour ledit élément, lesdites commandes étant disposées sur un ehâssis représenté sur ira fig. 1.
On considérera, tout d'abord, la fig. 1.
L'installation d'indications visuelles représentée sur ladite figure comporte un écran 1 qui est, de préférence, de grandes dimensions, par exemple d'environ 6 m de côté, sur lequel des images représentant des avions sont projetées.
Les images apparaissant sur l'écran 1 sont projetées par plusieurs éléments de projection 2, qui peuvent être assemblés dans un boîtier élémentaire de projection 3, lesdits éléments de projection dirigeant leurs rayons lumineux sur un miroir incliné 4 qui réfléchit lesdits rayons sur l'écran 1. Gn opérateur commande les éléments de projection 2, en manipulant des jeux de commandes placés sur un châssis 5, lequel contient un jeu de commandes pour chaque élément de projection.
L'opérateur règle ses commandes suivant les renseignements qu'il obtint à partir de sources convenables, telles qu'un radar ou un appareil quasi-radar, de sources téléphoniques ou télégraphiques, etc.; à titre d'exemple, on a représenté la source de renseignements sous la forme d'un câble 6 aboutissant au châssis. Les renseignements de radar ou de quasi-radar produisent des indications sur l'écran 7 d'un tube à faiscean cathodique 8, des informations télépho niques arrivent sur l'appareil récepteur téléphonique 9 et des renseignements télégraphiques et télétypes arrivent, par des appareils convenables, tels que les appareils télégraphiques et le ruban télétype représentés par la référence générale 10.
D'après les renseignements obtenus à partir desdites sources, l'opérateur est à même de régler convenablement les commandes du châssis pour projeter une image sur l'écran, image qui se déplace sur ledit écran et représente l'origine, la direction de vol, la position instantanée, l'altitude et l'identité des différents avions qui se trouvent dans les limites de la portée de l'installation.
Après que l'opérateur a réglé lesdites commandes, il a la possibilité de vérifier immédiatement les données qu'il a reproduites sur les commandes, par comparaison avec des renseignements antérieurs déjà enregistrés dans le système d'indications visuelles et par comparaison avec les indications apparaissant sir l'écran 7 du tube à faisceau eathodique 8.
A cet effet, il est prévu mi dispositif d'observation 11 comprenant un miroir incliné semiargenté 12, grâce auquel l'opérateur peut voir l'image qui se trouve sur l'écran dn tube à fais ceau cathodique 7. En même temps, l'opérateur peut voir, superposée sur ladite image, une représentation visuelle de l'écran 1. A cet effet, un miroir incliné 13 réfléchit l'image de l'écran 1 vers le dispositif d'observation 11 et, de là, sur le miroir semi-argenté 12. Grâce aux organes mentionnés ci-dessus, l'opérateur peut comparer les indications de l'écran 1 avec celles de l'écran 7 cin tube à faisceau cathodique.
L'opérateur peut comparer les renseigne ment s qu'il vient de recevoir et qu'il a indi qués sur ses commandes avec la position de vol d'un ou de plusieurs avions, antérieurement enregistrée sur lesdites commandes.
Etant donné que les éléments de projection 2 projettent sur l'écran 1 une image dont le déplacement correspond à celui de l'avion, d'après les renseignements reçus, il est évident que tout écart de la position suivante avec celle de l'avion au moment considéré doit apparaître immédiatement à l'opérateur. S'il y a un écart apparent quelconque, l'opérateur est donc averti d'avoir à vérifier les renseignements dont il dispose.
On considérera, d'autre part, la fig. 2.
L'écran 1 est de forme carrée et est gradué en coordonnées - polaires, l'aéroport 14 étant figuré au centre de l'écran et les pistes d'atterrissage représentées par les lignes 15 rayonnant à partir de l'aéroport 14. Les lignes radiales 16 s'étendant à partir de l'aéroport indiquent les différents angles de gisement par rapport au nord, ces angles étant numérotés dans le sens de rotation des aiguil les d'une montre. I Les cercles concentriques dé- signés par la référence générale 17 indiquent la distance radiale à partir de l'aéroport 14 et sont marqués liai, 2J1 I (les références 1J, 2. 1I ne sont pas indiquées au dessin) pour indiquer une distance d'un mille (1609 mètres), 2 milles (3218 mètres), etc., à partir du centre de l'aéroport.
Les lignes en zigzag 18 indiquent des organes radioélectriques déterminateurs de position, rayonnant le long des différentes pistes d'atterrissage, pour amener les avions jusqu'auxdites pistes. A une distance de 5 milles (8045 mètres) de l'aéroport : 14, un cercle de trafic 19 est tracé pour indiquer à quelle distance l'avion tourne autour de l'aéroport, jusqu'à ce qu'on lui donne l'ordre d'atterrir sur une piste appropriée. L'écran 1 peut également être marqué pour indiquer différents objets autour de l'aéroport (non représentés) tels que, par exemple, des pylônes, des bâtiments élevés, des routes ou autres caractéristiques topographiques.
En outre, ces indications peuvent être produites sur l'écran, par projection optique sur ledit écran, à partir d'un projecteur convenable associé avec un film ou une plaque convenablement marquée, au lieu d'appliquer lesdites indications directement sur l'écran.
Les avions sont représentés sur l'écran 1, au moyen de flèches 20 dont la pointe 21 indique la direction de vol de l'avion, le point d'intersection de la ligne transversale 22 et du corps de la flèche 23 indiquant la position exacte de l'avion et les flèches étant associées avec des lettres identifiant l'avion comme, par exemple, la flèche portant les lettres DL. Pour indiquer l'altitude de l'avion, on utilise des couleurs et la pointe 21 et le corps 23 des flèches sont colorés de manière distincte pour permettre un nombre convenable de combinaisons de couleurs pouvant être aisément différenciées.
Différents types de trajectoires peuvent être indiqués sur l'écran. Les trajectoires de vol direct vers l'aéroport ou s'éloignant directe- ment de l'aéroport le long d'un des rayons sont désignées ci-aprés par l'expression volradial .
Un tel vol est représenté, à titre d'exemple, par la flèche DL, qui est dirigée le long de la ligne radiale 24 vers l'aéroport 14. Un vol en ligne droite, mais non suivant une ligne radiale, est désigné ci-après par l'expression vol tangentiel . Un vol tangentiel est représenté, à titre d'exemple, par la flèche RN qui est disposée le long de la ligne tangentielle 25, laquelle est, dans l'exemple choisi, perpen diculaire au rayon nord ou rayon 0 . Un vol circulaire avec l'aéroport pour centre est désigné ei-après par l'expression vol circu- laize . Un tel vol est représenté par la flèche
CG, disposée sur le cercle de trafic 19 qui a l'aéroport 14 pour eentre.
Un vol circulaire avec un autre centre que l'aéroport est désigné ci-après par l'expression vol orbital . Un vol orbital est représenté, à titre d'exemple, par la flèche VS, suivant le cercle 26 dont le centre 27 est décalé par rapport à l'aéroport 14.
On considérera maintenant la fig. 3.
Chaque élément projecteur 2 consiste en un générateur d'images 28, qui produit l'image d'une flèche colorée convenablement pour indiquer l'altitude et portant des lettres indiquant l'identité d'un avion correspondant, et en un élément directeur 29 qui sert à diriger l'image vers l'écran 1 et à déplacer ladite image suivant le vol de l'avion qu'elle représente. Chaque élément projecteur est eom- mandé par un ensemble de commandes 30 disposées sur le châssis 5 (fig. 1). L'un des ensembles de commandes 30 est représenté, à titre d'exemple, dans le rectangle en trait interrompu de la fig. 3. L'image provenant du générateur 28 est projetée sur un miroir incliné 31 et, de là, jusqu a un réflecteur ou miroir 4 (voir fig. 1) et à partir du miroir 4 jusqu'à l'écran 1.
L'élément directeur 29 commande le miroir 31 de manière à déplacer l'image suivant des positions différentes, sur l'écran 1.
Le générateur d'images 28 comporte un bol- tier 32 contenant nne lampe de projection constituant une source lumineuse et comportant un système optique dirigeant le faisceau lumineux à travers un élément sélecteur de couleurs 33. Ledit élément sélecteur de couleurs 33 est commandé par deux commutatours sélecteurs 34 et 35 du châssis 5, dont l'un sélecte la couleur de la pointe de la flèche et l'autre celle du corps de ladite flèche. Lesdits commutateurs sélecteurs 34 et 35 com- mandent, respeetivement, des organes moteurs 36 et 37, lesquels entraînent en rotation les disques 38 et 39, à l'intérieur de l'élément sélecteur de couleurs.
Le disque 38 comporte des corps de flèches de couleurs différentes, tandis que le disque 39 comporte des pointes de flèches de couleurs différentes. Par une commande convenable des commutateurs 34 et 35, la combinaison convenable de corps et de pointe de flèches est mise en position sur le trajet du faisceau lumineux provenant du boîtier de la lampe 32 et l'image convenablement colorée est alors projetée à travers le prisme redresseur 40. On peut faire tourner le prisme redresseur 40 pour modifier la direction vers laquelle est orientée l'image de la flèche. Le prisme redresseur 40 est commandé par des organes décrits ci-après, de manière qu'il indique la direction de vol réelle de l'avion.
L'image projetée à travers le prisme 40 est modifiée par un élément sélecteur de caractères 41, qui peut être sous la forme d'un disque portant plusieurs caractères différents tels que des lettres et des chiffres avec ou sans code de couleurs pour déterminer l'identité. Lesdits caractères apparaissent au centre du système optique, l'image de la flèche précédemment mentionnée étant dans une position telle que sa ligne transversale se trouve pandit centre. Les images des caractères sont produites dans un second plan d'image audelà du prisme redresseur, de manière qu'elles soient toujours projetées à l'endroit. L'élé ment sélecteur ce e caractères est commandé par un commutateur 42 placé sur le châssis 5, ledit commutateur étant l'un de ceux de l'ensemble 30.
L'image complète est projetée sur le miroir 31 et, de là, sur le miroir 4 qui a a renvoie sur l'écran 1.
L'élément directeur 29 est composé de deux mécanismes adaptés chacun à la production d'un mouvement suivant des coordonnées po laires. l'un des mouvements déplaeant le centre de l'autre. Autrement dit, l'élément direetour est composé d'un cardan supportant un second cardan. Ce montage sera mieux com- pris à la lecture de la description qui suit.
L'élément directeur 29 comprend un cadre principal fixe 43, une fourche principale 44 portée par un arbre 45 pivotant dans le cadre 43, cet arbre étant mû par un récepteur à autosvnehronisation 46 commandé à distance
par l'émetteur 71. Le iréeepteur46 est un moteur synchrone de eonstruetion spéeiale connue et l'émetteur 71 est un générateur. Ces deux éléments eonstituent un système à autosynchroni- sation qui est concu, comme on le sait, de faucon que le rotor du moteur prenne à chaque instant exactement la même position que le rotor du générateur.
Un cadre accessoire 47, porté par la fourche principale X, peut pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre 45 et est mis en mouvement par un récepteur à autosynclironisation 48 ; une fourche subsidiaire 49, montée dans le cadre accessoire 47, est adaptée pour tourner autour d'un troi sième axe perpendiculaire à l'axe autour duquel peut pivoter le cadre 47, l'arbre 50 de cette fourche 49 étant entraîné par un récepteur à autosynebronisation 51; un anneau oscillant 52 peut pivoter sur la fourche subsidiaire 49 autour d'non axe perpendiculaire à l'axe autour duquel pivote la fourche 49. Cet anneau est entraîné par un récepteur à auto svnchronisatioii 53.
La fourche principale 44 et le cadre subsidiaire 47 forment un cardan produisant des déplacements suivant un pre- mier jeu de coordonnées polaires, tandis que l'anneau 52 et la fourche subsidiaire 49 forment le second cardan qui est adapté de ma- nière à se déplacer selon un second jeu de coordonnées polaires. Un élément oseillant, de forme circulaire 54, s'appuie contre l'anneau 52 par l'intermédiaire, par exemple, d'une couronne de billes 55, l'élément 54 étant relié rigidement par une tige pleine 56 à un élément associé 57, lequel est à son tour relié par trois organes élastiques 58 à un élément asservi 59 sur lequel est monté le miroir 31.
L'élément 59 pivote en 60 dans une fourche 61, laquelle comporte un arbre 62 pouvant tourner dans un eollier fixe 63 qui est porté par un élément 64, à partir du cadre principal fixe 43. L'élément asservi 59 peut prendre une position quelconque, en raison du cardan constitué par le pivot 60 et la rotation de l'arbre 62 dans le collier 63. L'élé- ment 54 n'est pas entraîné en rotation par l'anneau 52, car une rainure cylindrique 65 est prévue dans l'élément 54, cette rainure étant pratiquée sur l'élément 54 le long d'un diamètre. Une tige cylindrique 67 dont la lon gueur peut être égale au diamètre de l'élément 54 est placée dans la rainure 65, de ma nière à pouvoir tourner dans celle-ci.
La a tige 67 présente le long d'une génératrice une barre plate 66 qui pivote en son centre sur un axe 68 qui est maintenu en position fixe par un élément fixe 69. La rotation de la barre 66 est empêchée en raison de ses connexions avec l'axe 68, la rotation de ce dernier étant e] lemême empêchée par l'élément fixe 69. En conséquence, l'élément 54 ne peut pas tourner. Toutefois, ledit élément 54 peut osciller librement du fait qu'il peut osciller, d'une part, autour de l'axe formé par la tige 67 et, d'autre part, par rotation de la barre 66 autour de son axe 68.
Le jeu de co. nmande 30 de l'élément projecteur 2 peut être fractionné en trois groupes:
1 les commandes d'origine,
2" les commandes de vol,
3O les commandes d'altitude et d'identité.
Les commandes d'altitude et d'identité ont déjà été décrites et comportent les commuta tours 34, 35 et 42. Les commandes d'origine consistent en une commande de gisement et en une commande de distance permettant à l'opérateur de déterminer en coordonnées polaires la position de l'origine de la trajectoire de vol.
Dans le eas de vol rectiligne, l'origine est la position réelle de l'avion au moment où le réglage est fait. Dans le cas de vol circulaire, l'origine doit être interprétée comme étant le centre du cercle autour duquel l'avion vole.
Parmi les eommandes d'origine, la commande de gisement 70 est utilisée pour actionner un générateur 71 d'un système à autosynchroni- sation, lequel commande, à son tour, comme indiqué préalablement, le récepteur à autosyn chronisation 46, qui commande la rotation de l'arbre 45 de la fourche principale 44. La commande de distance 72 commande un générateur à autosvnehronisatioii 73, lequel commande, à son tour, le récepteur à autosynehro- nisation 48 et, par conséquent, une rotation du cadre accessoire 47. En réglant les com- mandes 70 et 72, on détermine la position initiale de l'avion.
Dans le cas d'un vol rectiligne (tant radial que tangentiel), les commandes d'origine sont ajustées pour amener la flèche sur l'écran dans une position correspondant à celle de l'aviron au moment où les coordonnées sont données. Depuis cette position qui est déterminée par le premier cardan, le déplacement de l'avion en ligne droite sera provoqué par ]e deuxième cardan comprenant la fourche subsidiaire 49 et l'anneau 52. A partir de cette position, le gisement le long duquel le vol se produit est déterminé par un ajustement de la commande de gisement 74 du groupe de commande de vol, qui commande à son tour un générateur à autosynchronisa- tion 75, commandant lui-même le récepteur à autosynebronisation 51.
Un commutateur 76 est déplacé de telle manière que ses contacts
A soient fermés pour un vol rectiligne, ledit commutateur 76 provoquant, dans cette position, la rotation d'un moteur 77 qui entraîne le générateur à autosynchronisation78 relié au récepteur à autosynchronisation 53. La vitesse de rotation du moteur 77 qui détermine celle à laquelle l'image dc la flèche se déplace le long de l'écran dans un vol rectiligne est commandée par un commutateur 79, relié avec une source convenable 80 dont les différentes prises de sortie correspondent à différentes vitesses.
Par exemple, la source 80 peut consister en un groupe commun d'alternateurs ou de dents ou de bosses commandant l'émission d'impulsions, montées sur un arbre commun et entraînées à une vitesse déterminée par un moteur synchrone.
Pour une faible vitesse, les dents seront largement espacées, de manière à produire un nombre faible d'impulsions et pour des vitesses plus élevées, il y aura plusieurs dents relativement voisines les unes des autres produisant un nombre élevé d'impulsions.
Lorsque la vitesse a été choisie ainsi que le vol rectiligne par le commutateur 76, l'image de l'avion se déplace automatiquement avec la vitesse elloisie, dans la direction désirée en partant du point d'origine choisi.
Dans le cas d'un vol circulaire ou orbital, les commandes d'origine sont ajustées do telle manière que la flèche projetée se déplace au centre de l'orbite désirée, puis la commande 81 du générateur à autosynchronisatiou 78 est ajustée de manière à déplacer la flèche vers l'extérieur, à partir du point central, de la quantité nécessaire pour amener le spot correspondant sur la circonférence du cercle de ! dimension convenable. La commande de gisement de vol 74 est ajustée pour amener la flèche au point convenable sur ledit cercle.
Le cornmutateur sélecteur 76 est alors amené sur les contacts B et le commutatour sélecteur de vitesse 79 est ajusté à la vitesse convenable, après quoi le moteur 82 entraîne le générateur à autosynehronisa- tion 75, pour faire déplacer automatiquement la flèche autour du centre choisi, au bout d'un rayon choisi et a une vitesse choisie, déterminée par le réglage du sélecteur de vitesse 79.
Si l'on veut savoir à l'avance quelle sera la position occupée dans un certain temps par l'avion, on peut augmenter la vitesse de déplacement de la flèche qui le représente. Les comnultateurs 83 et 84 peuvent être respecti vement utilisés à cet effet.
Ou n peut y parvenir, par exemple, dans le cas où ! des dents sont utilisées sur un arbre commun, en entraînant ledit arbre commun par un moteur à grande vitesse (mis en mouvement par la fermeture de l'interrupteur 83), par l'intermédiaire d'un engrenage différentiel et ensuite, lorsque l'arbre doit être ramené à sa position normale, il est seulement nécessaire de faire tourner en arrière le moteur à grande vitesse, d'autant de tours qu'il avait tourné vers l'avant, ce retour en arrière étant réalisé par une mancen- vre du commutateur inverseur 84.
En plus des fonctions principales décrites ei-dessus, la commande de gisement de vol 74 et le commutateur sélecteur 76 commandent, en outre, conjointement, le prisme redresseur 40, de manière à faire tourner l'image en forme de flèche. Pour un vol rectiligne, ladite flèche doit être orientée dans la direction choisie par la commande de gisement 74 et, à cet effet, le générateur à autosynehronisation 75 est également relié à un récepteur à autosynehronisa- tion auxiliaire 85, qui commande la rotation du prisme redresser de telle manière que la flèche image tourne solidairement avec l'arbre 50 de l'élément directeur 29.
Pour un vol or hital ou circulaire, l'image en forme de flèche peut être orientée perpendiculairement à la ligne tracée entre le eentre autour duquel tourne l'avion et le point d'origine dudit avion et non plus être orientée le long de ladite ligne. En eollséquenee, le prisme redresseur 40 est également commandé par l'interrupteur 76 qui commande un dispositif 86 qui fait tourner ledit prisme redresseur 40 de 90O supplémentaires, lorsque le vol orbital est représenté.
Bien entendu, pour des réglages plns fins, il est évident qu'au lien d'un seul générateur à autosynehronisation et <R